Практический эксперимент подтвердил самые худшие предположения. Переменное напряжение на вход исследуемой схемы автор подключить не рискнул. Но даже при подаче на ее вход постоянного напряжения 17В схема отказывалась запускаться. При кратковременном соединении эмиттера и коллектора транзистора VT1 через резистор МЛТ-1 номиналом 51 Ом выходное напряжение появилось, но оно оказалось примерно равным входному.

Стабилизатор напряжения 12 вольт

Ко всему прочему оно совершенно не регулировалось. После кратковременного выключения питания все повторилось. При замене транзистора VT1 «древним» германиевым типа П210Ш схема без подключенной нагрузки запустилась (автор думает, что это произошло лишь благодаря относительно большому обратному току его коллектора), но выходное напряжение стабилизироваться все равно упорно не желало и оставалось на максимально возможном уровне.

При внимательном взгляде становится совершенно очевидно, что выходное напряжение стабилизатора через резисторный делитель R3R4R5 [1] поступает на базу транзистора VT3 (первый каскад усиления), а с его коллектора приходит на базу составного регулирующего транзистора VT2-VT1 (второй каскад).

Каждый каскад, собранный по схеме с общим эмиттером, переворачивает фазу усиливаемого напряжения на 180 градусов. В результате этого образуется положительная обратная связь, и вместо стабилизатора мы получаем обычный триггер. Не запускается схема потому, что при отсутствии напряжения на выходе устройства транзистор VT3 надежно заперт, так как напряжение между его базой и эмиттером отсутствует, а, следовательно, выходной составной регулирующий транзистор VT2-VT1 также закрыт.

При кратковременной принудительной подаче через резистор небольшого номинала (можно просто обойтись и проволочной перемычкой проверено) на выход стабилизатора напряжения оба каскада полностью открываются, и на выходе появляется выходное напряжение, почти не отличающееся от входного. Отсюда и все наблюдаемые нами на практике побочные эффекты.
Каскад на транзисторе VT4 свою функцию по плавному увеличению напряжения на опорном стабилитроне выполнять будет, но в свете вышесказанного все это становится совершенно бессмысленным.

Да и совсем не обязательно было в данной схеме зачем-то использовать инверсное включение транзистора VT4. Давно известно, что критиковать кого-то. даже приводя при этом вполне разумные аргументы, легче всего. Намного труднее предложить какое-то достаточно простое работоспособное альтернативное решение. Чтобы не быть голословным, автор предлагает свой вариант простого стабилизатора напряжения. Его схема, в отличие от прототипа, имеет встроенный мостовой выпрямитель переменного напряжения со сглаживающим пульсации электролитическим конденсатором большой емкости.

В основном она построена. разумеется, “по мотивам” схемы в [1], иначе и огород не следовало бы городить, но все ее ошибки, конечно же, исправлены. Аппарат (рис.1) не содержит в своем составе стандартного стабилизатора опорного напряжения на стабилитроне. Роль стабилитрона выполняет обратно смещенный переход база-эмиттер транзистора VT3. Напряжение пробоя эмиттерного p-n перехода транзистора КТ315 составляет порядка 7,5 В и мало зависит от его буквенного индекса. В отличие от стабилизатора напряжения на стабилитроне он является значительно более экономичным и начинает нормально работать уже при токе через переход база-эмиттер менее 0.1 мА.

Узел на транзисторе VT3. стабилитроне VD5, резисторе R2 служит только для начального запуска стабилизатора и в дальнейшей работе участия не принимает. Без этого узла стабилизатор запускаться не будет. Правда, есть альтернативный вариант. Для запуска стабилизатора можно также использовать кнопку с нормально разомкнутыми не фиксирующимися контактами, включенную последовательно с двухваттным резистором номиналом 43…51 Ом между коллектором и эмиттером транзистора VT1. Но при этом в момент запуска на выходе стабилизатора при его малой нагрузке возможно появление напряжения свыше 12В, что не всякая аппаратура сможет безболезненно вынести.

Для обеспечения плавного запуска стабилизатора нужно зашунтировать эмиттерный переход транзистора VT5 и стабилитрон VD5 малогабаритными электролитическими конденсаторами емкостью по 220…470 мкФ на рабочее напряжение не ниже 10 В. Попутно эта мера заметно уменьшит коэффициент пульсаций выходного напряжения. При самовозбуждении стабилизатора в случае неудачного монтажа коллекторный переход транзистора VT4 шунтируется керамическим конденсатором емкостью порядка 1000…3300 пФ.

Данный стабилизатор нормально работает при входном напряжении в пределах 13…25 В (при номинальном выходном напряжении 12 В). Разумеется, максимальный КПД стабилизатора достигается при минимальном входном напряжении. Изменяя номинал резистора R4, нетрудно получить другие выходные напряжения в интервале 9…20В без изменения параметров остальных деталей.

При этом входное напряжение на конденсаторе СЗ должно быть больше выходного не менее чем на 1В. Транзисторы VT1 и VT3 устанавливаются на общий алюминиевый или медный радиатор с площадью охлаждающей поверхности не менее 300 см². Радиатор изолируется от корпуса прибора, а транзистор VT3 закрепляется через тонкую слюдяную пластинку. Контактирующие поверхности транзисторов смазывают тонким слоем термопасты КПТ-8.

Произведение коэффициентов передачи токов базы транзисторов VT1 и VT2 должно составлять не менее 1000… 1100, что позволит получить максимальный выходной ток порядка 1.2А. Увеличивать его свыше этой величины также не стоит, что позволит стабилизатору при перегрузке по току или коротком замыкании выхода безопасно перейти в режим запуска, ограничив тем самым ток короткого замыкания на уровне не выше 200…300 мА. Если вместо резистора R2 установить стабилизатор тока на полевом транзисторе (на ток 1,5…2 мА), то ток короткого замыкания еще снизится не менее чем в 2 раза.

Для увеличения коэффициента стабилизации напряжения подобным стабилизатором тока (на ток 2…2,2 мА) можно заменить резистор R3. Возможные схемы включения полевых транзисторов показаны на рис.2. Коэффициент передачи тока базы транзисторов VT3 и VT4 должен составлять соответственно 50…100 и 200…500. В предложенной схеме можно применять транзисторы указанных типов с любыми буквенными индексами. Напряжение стабилизации стабилитрона VD5 может быть от 7,5 до 11 В. Здесь также можно использовать в качестве стабилитрона обратно смещенный эмиттерный переход транзистора КТ315Б.

Схему можно несколько упростить, заменив транзисторы VT1 и VT2 одним мощным составным КТ853А. Резистор R1 в этом случае тоже исключается из схемы. Если нет мощных регулирующих транзисторов прямой проводимости КТ818, можно несколько модернизировать схему. Измененная часть схемы показана на рис.3. Параметры прибора при этом практически не изменятся.

Для проверки функционирования описанный стабилизатор напряжения был изготовлен на макетной плате. Печатный монтаж не применялся, выводы деталей соединялись между собой оголенным одножильным монтажным проводом диаметром по меди около 0,6 мм. При изменении сетевого напряжения в интервале от 198 до 242 при токе нагрузки 1А отклонение выходного напряжения от номинала 12В не более 0.8%.

В указанном интервале изменения входного напряжения и изменении тока нагрузки от 0,1А до 1,2А выходное сопротивление не превысило 0,3 Ом. Параметры, разумеется, далеко не рекордные, но для подавляющего большинства случаев использования прибора более чем достаточные. Все измерения проводились с помощью поверенного цифрового мультиметра типа DT-830B.

Если использовать два параллельно включенных трансформатора ТВК110ЛМ, то легко можно увеличить выходной ток примерно до 2,2А. В этом случае произведение коэффициентов передачи токов базы транзисторов VT1 и VT2 должно составлять не менее 2000, а площадь охлаждающей поверхности радиатора следует довести до 550 см². Сопротивление резистора R2 при плохом запуске при максимальной нагрузке следует уменьшить до 2.2 кОм.